Такой разный алюминий

Сплавы алюминия все активнее используются в двигателестроении. Как это повлияет на ремонтные технологии, чему следует учиться уже теперь и что закупать или планировать на перспективу? На эти и многие другие вопросы ответим в ходе технического тренинга Kolbenschmidt Pierburg AG, проведенного Райнером Хольвайном в нескольких городах России совместно с компаний «Механика» и при ее поддержке.

Часть общая, вводная
«На нашем сайте можно увидеть практически всю техническую документацию, касающуюся ремонта алюминиевых двигателей. Если вы чего-то здесь не найдете – обращайтесь в компанию «Механика», у них точно есть все», – заверил профессионалов Райнер Хольвайн.

Стоит отметить, что компании, производящие и реализующие запчасти, очень по-разному относятся к технической поддержке в целом и к запросам и нуждам профессионалов ремонтного рынка в частности. Позиция Kolbenschmidt – один из образцов проявления внимания и учета интересов. Достаточно сказать, что сайт компании содержит документацию, переведенную на пять языков: английский, испанский, французский, русский и немецкий. А Россия в ремонтном мире, в программах восстановления двигателя – рынок далеко не последний по значению. Специалисты могут рассчитывать на русский вариант и загружать с сайта все, что нужно. Стоит добавить: Kolbenschmidt практикует прямой перевод с языка разработчика на итоговый язык брошюры, причем обязательно при участии носителей языка, технических консультантов. Это позволяет исключить эффект «испорченного телефона», порой сводящий на нет пользу от перевода.

Если все так хорошо, зачем проводить тренинги? Чтобы в формате живого общения еще раз рассмотреть технологии и особенности практической работы, чтобы обсудить сложности и получить обратную связь, наконец – чтобы рассказать о самых новых тенденциях.

Алюминий, наша главная тема
Профессионалы ремонта, конечно, знают, что еще лет пятьдесят назад блоки изготавливали главным образом из чугуна. Они были прочными, надежными и… очень тяжелыми. Поэтому с появлением соответствующих технологий блоки стали отливать из алюминия. Соотношение удельного веса алюминия и чугуна близко к 1 : 3, так что вполне понят- но: масса автомобиля при замене материала резко снизилась, улучшился такой важный показатель, как съем мощности с единицы массы двигателя, стала оптимальнее развесовка по осям. И сегодня блоки в подавляющем большинстве случаев стали алюминиевыми даже на автомобилях малых классов. Впрочем, следует оговориться: «алюминиевый» – вовсе не значит сплошь алюминиевый. Очень часто конструкторы вживляют в отливку стальные или чугунные элементы для придания конструкции необходимой жесткости. Например, в так называемые лапы крепления двигателя. В некоторых двигателях «постель» полностью изготавливается из чугуна. Все зависит от назначения силового агрегата, нагрузок и иных факторов.

И еще одно замечание. Мы привычно и легко- мысленно называем «алюминием» все материалы на основе этого металла, которые используются в автомобильной промышленности Хотя это, конечно, с точки зрения материаловедения совсем не так. На самом деле мы работа- ем исключительно с алюминиевыми сплавами самого разного толка. Например, поршни делаются из алюминиевых сплавов, имеющих очень малый коэффициент температурного расширения; блоки отливаются из сплавов, имеющих высокую вязкость и одновременно обеспечивающих стабильность формы, а для цилиндров применяются сплавы и вовсе экзотические Понять, какой именно подлежит ремонту, – уже немало, поскольку материал часто диктует допустимую технологию работы. Ниже предлагается обзор основных материалов и технологий обработки поверхностей. Но прежде чем перейти к разбору материалов, сделаем два небольших отступления.

Сегодня сервисы выполняют ремонт так называемых алюминиевых блоков, и семинар не делает некоего открытия для рынка, представляя технологии восстановления. Но в то же время статистика утверждает: 80% и более «алюминиевых» ремонтов приходится на одну технологию – расточку и последующую гильзовку чугунными гильзами с финишным хонингованием. Прочие варианты (например, расточка и установка ремонтных поршней) часто даже не рассматриваются мастерами при выборе варианта восстановления мотора. Почему? Причин видится несколько: это и привычка следовать традиционным методам, и отсутствие запчастей (поршней, скажем), и завышенная, по мнению мастеров, цена на запчасти, и неумение грамотно и с гарантией сразу подобрать комплект для ремонта, и ряд особенностей материала На многие из перечисленных вопросов прошедший тренинг и дал более или менее подробные ответы.

Но есть и вторая часть проблемы. Даже Kolbenschmidt, будучи одним из солидных поставщиков первичной комплектации, не всег- да располагает полными сведениями по тому или иному двигателю. Для Porsche, например, алюминиевые блоки изготавливаются «от и до» – от литья до сверления всех отверстий, профилирования, хонингования. В этом случае и инструкции по ремонту наиболее полны и точны. Но есть ряд производителей, принимающих часть операций на себя и заказывающих поставщику «полуфабрикаты» блоков. Какие именно технологии используются в финальной части производства – это коммерческая тайна автопроизводителя. Какие пары трения оптимальны и как следует производить ремонт, соблюдая все заводские ограничения? Это вопрос исключительно к автопроизводителю.

«И порой ответ для сервиса весьма неприятен, – отметил тренер. – Ведь технология может пред- полагать всего лишь… замену блока целиком. Но мы-то собрались здесь обсуждать ремонт, то есть все же восстановление имеющегося в наличии блока».

Рис. 1. Шлиф сплава алюсила под микроскопом.

В последнее время приобрел популярность так называемый «алюсил» (Alusil) – сплав, состоящий, как явствует из названия, из алюминия и кремния. Если посмотреть на шлиф этого сплава под микроскопом, легко обнаружить, что сплав неоднороден: в светлом море алюминия плавают темные островки кремния (рис. 1).

Обращаю внимание: из алюсила изготавливается не отдельный цилиндр и не группа цилиндров, а весь блок целиком. Обработанное зеркало такого алюсилового цилиндра своими свойствами будет напоминать хонингованное чугунное: смазка станет на нем задерживаться. Но не в бороздках от хона, а между выступающими из алюминия островками кристаллов кремния. Которые, кстати, и обеспечивают необходимую твердость и создают нужную пару трения «стенка блока – поршень». Очевидно, такое изменение сказывается и на ремонтных технологиях.

К сожалению, на многих российских СТО действуют по старинке. Получив в ремонт алюсиловый двигатель, сотрудники, не мудрствуя лукаво, растачивают цилиндры под размер подходящей чугунной гильзы, запрессовывают эту гильзу и хонингуют – то есть действуют по той технологии, которую помнят и знают. И сводят на нет замысел конструкторов. Вполне понятно: зачастую так поступают не от незнания новых технологий, а потому, что нет поршней ремонтных размеров. Но и это не довод. Если компания получит заказ на поршни – он будет выполнен, по крайней мере, так обещает Kolbenschmidt. При одном условии: в заказе должно быть не меньше пятисот единиц одного наименования. В противном случае браться за него и запускать линию нецелесообразно. Экономически нецелесообразно. Соответственно, зачастую именно сознательный отказ от грамотного ремонта и даже от информирования компании, реализующей запчасти, о своей готовности перейти на новую технологию, мешает сформировать заказ и получить нужную деталь. Круг становится замкнутым, и разомкнуть его в силах СТО, поскольку указанный размер партии в масштабах рынка весьма невелик.

Все, конечно, не так просто, как кажется на первый взгляд. Ведь возникает вопрос: почему нет ремонтных поршней для рынка Европы или США? Дело вовсе не в том, что в России не хотят или не могут ремонтировать алюминиевые блоки. Во многих странах автомобили, особенно грузовые, приобретаются в лизинг и работают до тех пор, пока это выгодно, то есть пока не наступает время ремонтных вмешательств. А когда этот момент наступает, автомобили уходят на рынки других стран.

«В том числе и в первую очередь в Россию, – честно признал Райнер Хольвайн и сделал грус- тный комплемент специалистам сервиса. – И тут как раз наши автомобили попадают в ваши ласковые объятия – наступает пора ремонтов всех систем. Этим и объясняется то странное обстоятельство, что вы зачастую более сведущи в ремонте, чем мы».

И снова о ремонте блока из алюсила. При рас- точке следует уделять особое внимание технологии. После штатной хонинговки проводится еще одна процедура, позволяющая «раскрыть» кристаллы кремния, обеспечить должную высоту их выступания над алюминием.

Рис. 2. Под микроскопом видно, что кристаллы кремния сосредоточены только в поверхностных слоях алюминия.

Однако вернемся к перечислению сплавов. Позднее алюсила на рынок был выведен локасил (Locasil). Это первое поколение подобных поверхностей, сейчас на конвейере нет таких блоков, но сама идея частичного, зонально- го упрочнения не утратила привлекательности в умах технологов автопроизводителей. Итак, локасил. Правильнее говорить не о сплаве, а о технологии: из материала не делают блоки целиком. Напомним: алюсил – сплав, в котором кристаллы кремния распределены по всему объему. Это хорошо, но не всегда рационально, в первую очередь с точки зрения первичной заводской и последующей ремонтной обработки материала. Кремний весьма тверд, и при обработке блока инструмент быстро изнашивается. Инженеры решили, что будет правильнее, если кремний локально (отсюда и название технологии) будет включен в сплав только в тех местах, где это необходимо (рис. 2).

То есть как раз в районе зеркала цилиндра. Практически такой подход демонстрирует возврат к двигателям с «гильзами» из кремниевого сплава, но изначально интегрированными в материал, а вот при ремонте – требующими замены на вставные. Локасил для рынка ремонта – своеобразная невеселая шутка технологов. Пока шли его разработки, появились новые поколения инструмента, способного работать по кремнию, и локасил остался в прошлом: по словам Райнера Хольвайна, последние 3–4 года технология не используется.

Впрочем, есть и близкий аналог предыдущей технологии, это локасил второго поколения и его аналог от Mercedes – silitec. Суть в том, что в обычный алюминиевый блок вставляются при производстве кремнийсодержащие гильзы, изготовленные методом центробежного литья. Кремний имеет волокнистую плотную структуру с высокой однородностью и долговечностью свойств. Такие блоки производятся и сегодня. И локасил, и силитек для ремонтника обозначают выбор традиционной технологии гильзовки.

Более сложные способы работы с алюминием предусматривают все же чаще не применение единого материала для всего блока, а именно поверхностное упрочнение в нагруженных зонах. Один из распространенных и весьма современных способов – плазменное напыление на алюминиевую поверхность цилиндра. Так поступает, например, VW при производстве ряда своих моторов. Итог плазменного напыления – покрытие очень тонкое (0,18–0,22 мм), но весьма твердое и долговечное. С ним при первичной обработке нового блока поступают, как с чугунной гильзой, то есть растачивают под нужный размер и хонингуют. Однако плазменное покрытие имеет еще одну особенность: оно пористое. А значит, способно удерживать масло. Эта особенность позволила изменить угол наклона бороздок, остающихся после хонингования, сделать этот угол меньше – и тем самым уменьшить расход масла! Этому же способствует и уменьшившаяся глубина бороздок. Все это дает мотористу ряд примет для «опознания» указанного типа поверхности и принятия решения по методу восстановления: понятно, что такие двигатели уже нельзя ремонтировать, растачивая цилиндр под ремонтный размер поршня, поскольку вы уничтожите напыленный слой и доберетесь до чистого алюминия. Значит, остается старая, проверенная временем гильзовка.

И последнее новшество, о котором следует упомянуть. Это алюминиевые блоки, в которых зеркало цилиндров хромируется или покрывается очень тонким слоем nikasil (никель + кремний). Чаще всего такие конструкции используются в двигателях мотоциклов.

Новшества – это новшества. Но следует признать, что примерно половина всех блоков двигателей, которые выпускает компания, – это самый привычный вариант: алюминиевый блок с залитыми во время изготовления чугунными гильзами. Это дешево, надежно, ремонтопригодно и востребовано. «И до тех пор, пока потребитель будет это брать, мы станем это делать», – отметил г-н Хольвайн.

Как же их восстанавливать?
Любой ремонт цилиндров начинается с определения того, какой материал нам предстоит обрабатывать, и в соответствии с этим выбора правильной технологии. Тут любому ремонтнику поможет техническая информация, которая есть в проспектах, например, у Kolbenschmidt. По технической документации можно определить, из какого материала изготовлены блок и гильзы (если они есть), а также понять, имеются ли для данного двигателя поршни ремонтных размеров, и уже по этим данным строить восстановительную технологию. Кстати, у компании имеются готовые алюсиловые заготовки для гильз, которые можно заказать.

И напоследок о новом в ремонтной обработке. С чугунными гильзами все понятно, тут нет сюрпризов. А как быть, если гильзы из локасила или алюсила? Ведь в таких материалах «островки» кремния возвышаются над поверхностью алюминия, и как раз по ним работают поршневые кольца. Если использовать при хонинговании обычные корундовые бруски, содержащие нитриды кремния и карбид бора, то они просто срежут выступающие кристаллы и уничтожат все преимущества нового материала. Значит, должны существовать какие-то иные хонинговальные инструменты? Такие бруски существуют. Они сделаны из керамики с алмазным напылением. Их изготавливает одно из подразделений группы Kolbenschmidt – компания «Атак», и эти бруски можно заказать по каталогу. Минимально в одном хоне должно быть четыре камня; оптимально – пять, направляющие из хона следует удалить. «Осаживание» массы алюминия производится одним из выбранных способов. Типичным можно считать протравливание поверхности гильзы, которая для этого смазывается специальной пастой. Это не всегда удобно, затем требуется тотальная чистка блока, а кромки выступающих кристаллов остаются избыточно острыми. Компания Kolbenschmidt рекомендует для «раскрытия» кремния использовать специальные финишные бруски. Впрочем, это уже детали, которые полно изложены в технической документации. Стоит лишь добавить: операция не так проста в исполнении и требует «набить руку», почти наверняка испортив некоторое количество учебных блоков. Поскольку материал будет встречаться в ремонте все чаще, даже обходясь сегодня старомодной гильзовкой, стоит на будущее тренировать мастеров: мгновенно и безболезненно внедрить новые методы не получится. ■



Комментарий Райнера Хольвайна специально для журнала.

– Было проведено несколько семинаров в этом году. В том числе в Краснодаре и Санкт-Петербурге. Ваше впечатление от разных регионов?

– Я посещаю Россию уже третий раз и могу уверенно сказать: люди, конечно, разные. Санкт-Петербург, безусловно, более европейский город, это ощущается в менталитете людей. В Москве и Петербурге люди более открыты, технически подкованы. И здесь больше европейских брендов, поэтому и используемые технологии соответствуют мировым уровням. Если же говорить о Краснодаре, то он ушел вперед по сравнению с другими регионами российской провинции, но пока отстает от столиц. Я побывал также в Самаре и Нижнем Новгороде, и мне кажется, эти регионы немного уступают Краснодару, который в последние годы сильно прогрессирует. Интересно, на мой взгляд, то обстоятельство, что если многим российским мотористам на практике слабо знакомы самые последние модели автомобилей, то в части глубоких технических знания ваши мастера и руководители часто выглядят гораздо убедительнее наших западных специалистов.

Мне очень нравится позиция компании «Механика», действующей очень изобретательно, находчиво и активно в вопросах организации ремонта двигателей и расширения своего влияния. У нас на западе логика ремонтников предельно проста: есть запчасть – делаю ремонт; нет запчасти – не делаю. На российском рынке сильны традиции ремесленничества в лучшем смысле этого слова. Люди еще не отвыкли подходить к вопросам ремонта пытливо и творчески, стараясь в любом случае решить проблему – даже самыми нетривиальными способами. Это сильно повышает их мастерство как специалистов. Мне очень интересно с ними работать. И когда, к примеру, я рассказываю, как надо обрабатывать гильзы, какие задавать обороты и тому подобное, – я понимаю по реакции слушателей, что в этих вопросах они понимают больше моего и могут мне рассказать много интересного. Это чрезвычайно тонизирует. И еще одно наблюдение. В западной Европе люди, принимая автомобиль из ремонта, хотят видеть его практически в состоянии нового. Здесь же ситуация иная: автомобиль должен быть исправным – и это главное, на все остальное владелец часто смотрит сквозь пальцы, «входя в положение» ремонтников.

Для нас работа с компанией «Механика» весьма важна и интересна еще и потому, что только в результате этих контактов мы можем получить достоверные и сиюминутные данные о том, что требуется сервисам России в том или ином регионе и в каком количестве; каких специалистов следует здесь готовить.